JPH03239953A - 半田ペースト塗布状態検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、プリント基板に印刷した半田ペーストなど塗
布状態を自動的しで検査する検査装置に関するものであ
る。

〈従来の技術〉 半導体デバイス、抵抗、コンデンサ等の電子部品を組み
合せて電子回路を形成するとき、一般には接続配線を形
成したプリント基板に半田付することで各種の電子部品
を接続していた。

しかし、上記の電子回路を正常に動作させるためには、
使用した各電子部品が良品であるというだけでなく、半
田による接続部も正常に形成している必要がある。従っ
て上記の組立工程の最終段階で、半田付は状態の検査が
行なわれる。しかし、この半田付は検査は、殆んど作業
者が拡大鏡を用いた目視による方法であった。又、一部
で非接触法による自動検査も行なわれていたが、近年の
部品の小型化と高密度実装化などから外観検査のみの非
接触法では検査が難しくなっている。以上のような状況
から半田付は検査に、ピンボードチエッカ−等による電
気的な接続検査を用いることになるが、この検査ではプ
リント基板と電気的な接続をするピン（探針〕をもつピ
ンボードのコストが高くなり、かつ、電子回路の基板の
種類ごとにピンボードを作製しておいて検査時に交換す
る必要があり、多品種小量生産の方式には適さないとい
う問題がある。

以上のように、半田付は工程について種々の検査方法の
検討がされたが、それぞれの方法に一長一短があった。

一方、最近一般的に用いられているリフローによる半田
付けは、はじめ基板上に半田ペーストを印刷により塗布
した上、加熱によるリフローで半田接続している。この
リフローによる半田での接続を確実にするには塗布した
半田ペーストを全面に均一にする必要があり、この半田
ペーストの塗布状態が半田付けの良否を左右することが
多いので、半田ペーストの印刷工程で厳しい品質管理を
行っている。

しかし、ペースト塗布不良による半田付不良が発生した
ので、半田ペースト印刷工程の後に、その塗布状態を検
査する工程を設けることが提案されたが、上記の半田ペ
ーストの塗布状態の検査も、作業者が拡大鏡を用いて特
定の部分を目視でチエツクする方法がとられている。

〈発明が解決しようとする課題〉 以上で説明した半田ペースト塗布の目視による検査には
次のような問題点があった。

１）作業者による検査であり、能率が上らない。

２〕検査漏れや、検査ミスが生じやすい。

３）判定に個人差がでるので、一定の判定基準になりに
くい。

本発明は、従来の半田ペースト塗布状態の検査方法がも
つ課題を解消し、高速で且つ信頼性の高い検査方法によ
る検査装置を提供することを目的としている。

〈課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成する本発明の半田ペースト塗布状態検
査装置では、半田ペーストを塗布したプリント基板面、
又は、その近辺に焦点を結ばせるレーザ光と集光系で、
その基板上を照射したスポット光の反射光パターンの撮
像と、撮像したパターンの形状から塗布した半田パター
ンの膜厚や半田ペーストの表面の凹凸状態等による特徴
を識別することにより、半田ペーストの塗布状態の良否
を判定させるものである。

く作　用〉 本発明の半田ペースト塗布状態検査装置はその基板面に
焦点を合わせたジャストフォーカスのスポット光が、半
田ペーストの塗布厚の差やその表面の凹凸により変化す
る反射光パターンを撮像して、半田ペースト塗布状態の
良否を判定するので、自動化が可能で、かつ、高速で一
定基準の検査を行なうことができる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面全参照して説明する。

第１図は、本発明の半田ペースト塗布状態検査装置の一
実施例の構成を示す概要図である。

第１図に於て、ｌはプリント基板２の表面に印刷で塗布
した半田ペーストである。この図の上部に設けた牛導体
レーザ３から放射された光は、回折格子４を通った後、
ビームスリッター５を通過し、コリメーターレンズ６と
対物レンズ７によって集光され、プリント基板２の表面
上に焦点を結ぶスポット光１８を形成する。基板２で反
射されたスポット光１８は入射時と反対に、対物レンズ
７とコリメータレンズを通過した後、ビームスリッター
５で反射され、凹レンズ８と円筒レンズ９により焦点距
離を調整されて撮像部ｌＯの光電変部に導かれる。本実
施例では撮像にはＣＣＤカメラを用いた。撮像部ＩＯか
らの出力信号はＡ　／　Ｄ変換部１１でデジタル信号に
変換し、そのデジタル信号は検出回路部＋２で、プリン
ト基板上の半田ペースト塗布状態の認識信号として用い
て、半田ペースト１の塗布状態を設定した基準値と比較
して良否の判定を行なっている。

制御部１３は、検出回路部１２の判定処理と同期させて
プリント基板２を固定したｘ−ｙチーフルの移動により
スポット光１８の照射位置を移動方向への移動はＸ軸方
向駆動部１５へ、又Ｙ軸方向への移動はＹ軸方向駆動部
１６へ送信し、ＸＹチーフル１７をそれぞれＸとＹ方向
に図示しない駆動モータで移動させる。

以上の検出回路部１２の出力と位置の指令信号を形成す
る制御部１４の信号により、プリント基板２上の半田ペ
ース）１の塗布状態の分布図を形成することができる。

第２図は、基板上に塗布した半田ペース）１に照射した
スポット光Ｉ８を走査したときのスポット光１８の照射
面を示した斜視図である。この第２図（ａ）はスポット
光１８が基板のみを照射し、第２図（ｂ）はスポット光
１８が基板と半田ペーストＩをそれぞれ半分ずつ照射し
、第２図（Ｃ）は半田ペースト１のみ照射し、第２図（
ｄ）は、スポット光１８による半田ペースト１の走査が
終る前で、そのスポット光１８が半田ペース）１と基板
を半分ずつ照射している状態を示している。この第２図
で、＋８’は半田ペーストを照射しているスポット光を
示している。

第３図は、第２図で示したスポット光１８の反射光を、
撮像部１０で撮像した反射光パターン１９を示している
。この第３図（ａ）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）及び（ｄ
）に示した反射光パターンは、それぞれ第２図（ａ）　
、　（ｂ）　。

（ｃ）及び（ｄ）に示したスポット光１８の照射状態に
対応している。この第３図に於て、１９は基板表面から
の反射光パターンを示し、１９′は半田ペースト表面か
らの反射光パターンを示している。

第１図から判るようにスポット光Ｉ８は短焦点距離の対
物レンズ７によって集光した焦点で基板２の表面を照射
しており、基板２表面から一定の高さになる塗布した半
田ペースト１を照射したスポット光１８′と、プリント
基板２を照射したスポット光１８とのスポット径は差異
を生じることを、第２図が示している。

以上のスポット光から、撮像部１０に入る反射光パター
ンは、反射とビームスリッター５、及び凹レンズ８と円
筒レンズ９により、第３図に示したパターンになる。こ
の第３図（ａ）のプリント基板２上からの反射光パター
ン１９（基板上パターン１９）と同図（Ｃ）半田ペース
ト１上からの反射光パターン１９′（ペースト上パター
ン＋９′）を比較し、そのパターン径の差が半田ペース
ト１の膜厚に対応することから、その膜厚の測定ができ
る。

更にペースト上パターン１９の乱れから、半田ペースト
ｌ塗布面の滑らかさが判り、半田ペースト１塗布のエッ
ヂ部分でのスポット光１８の反射光パターンは基板上パ
ターン１９と、ペースト上パターン＋９’に分かれるの
で（第３図（ｂ）　、　（ｄ）　）、この反射光パター
ンの不連続部の検出から半田ペースト！塗布のエッヂ部
の測定ができ、又、この不連続部のパターンの乱れなど
から半田ペースト１のエッヂ部の状態も分かるので、こ
の反射光ノ（ターンを分析することで種々の半田ペース
ト塗布状態を検査することができる。

続いて、本発明の光スポットの反射光パターンによる半
田ペースト塗布状態検査装置の全体としての動作を説明
する。

先ず、制御部１３から、Ｘ−Ｙテーブル駆動回路＋４Ｖ
ＣＸ−Ｙテーブル１７の移動についての信号を出すこと
で、ｘ−ｙテーブル駆動回路１４はＸ軸方向駆動部Ｉ６
１／Ｉ：Ｘ軸方向、Ｙ軸方向駆動部１５にＹ方向への移
動距離とその速度を決める信号を与える。本検査では、
まずＸ−Ｙテーブル−１フはプリント基板２上の検査対
象となる半田ペーストＩの塗布部が検査可能範囲に入る
よう移動させ、次に、前記のスポット光１８を、プリン
ト基板上に焦点を結ぶよう調整させた上で、半田ペース
ト１を塗布した基板２上を、前記制御部１３からの信号
に従って走査させる。このとき撮像部１０は前記のスポ
ット光１８．１８’が反射された反射光パターン信号を
Ａ　／　Ｄ変換部１１へ送る。Ａ／Ｄ変換部ＩＩで前記
パターン信号はデジタル信号に変換され、次の検出回路
１２に送られる。検出回路１２では前記デジタル信号を
あらかじめ設定した基準値と比較して、半田ペースト塗
布状態の良否判定を行ない出力する。

検出回路における基準値は、それぞれの検査箇所の膜厚
・面積・位置等のデータを許容範囲を含めて記憶させた
もので、これで検出した反射光パターンが、その許容範
囲内かどうかで良否を判定する。

以上の検査を、Ｘ−Ｙテーブル１７による走査と同期さ
せることで、目的のプリント基板全体について半田ペー
スト塗布状態の検査とその結果の表示、又は、出力させ
ることができる。

なお、以上の実施例では１個のレーザスポット光で走査
する方法について説明したが、このスポット光は１個に
限定されず、必要に応じて複数のスポット光と対応する
パターン撮像部及びその信号の処理部を設けた並列処理
により、検査速度を上げるか、又は、検査密度を上げる
ことが可能になる。

更に、実施例では半導体レーザを光源としたスポット光
によって検出したが、他の気体レーザや固体レーザを用
いてもよく、更に、要求される測定精度によっては、一
般的に用いられるランプ光源で点光源を形成したスポッ
ト光を用いることもできる。

〈発明の効果〉 本発明は、プリント基板上の半田ペーストの塗布状態の
良否の判定に、該プリント基板上を走査させて照射した
スポット光の反射パターンを撮像した検出信号で処理す
るので、この種の検査の自動化が可能になり、検査処理
の高速化と均一化を図ることができ、検査のミスや漏れ
がない、精度のよい検査を行なうことが可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の主要部を示す半田ペスト塗布
状態検査装置の概要図、第２図は実施例の半田ペースト
に対する位置でのスポット光形状の変化を示す図、第３
図は実施例のスポット光の反射パターンの変化を示す図
である。 １−半田ペースト、２・・・プリント基板、３・・半導
体レーザ、５・・・ビームスリッター　１０・・・撮像
部、１７・・Ｘ−Ｙテーブル、１８．１８’・・・スポ
ット光、１９．１９’・・反射パターン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．基板上に印刷した半田ペーストの塗布状態の検査に
   於て、前記半田ペーストを印刷した基板上に集光したス
   ポット光を照射する手段と、前記スポット光の前記基板
   による反射光パターンを撮像する手段と、前記撮像手段
   から出力した画像信号から、前記基板上の半田ペースト
   の塗布状態の設定値に対する合否を検出する検出手段と
   を備えたことを特徴とする半田ペースト塗布状態検査装
   置。